Alkalische Ringcomplexen in Zuid

Alkalische Ringcomplexen in Zuid-Afrika
door Piet Kakes
De aanleiding tot dit artikel
In 2001 brachten mijn vrouw en ik een bezoek aan Zuid-Afrika.
Onderdeel hiervan was natuurlijk het Kruger wildpark, dat wij
zouden bezoeken vanuit het naastgelegen dorpje Phalaborwa.
Bij de voorbereiding van ons bezoek had ik gezien dat dit in een
geologisch interessant gebied lag dat als ‘Loolekop’ werd
aangeduid. Een precieze locatie kon ik niet vinden en gezien de
grote afstanden hield ik er nauwelijks rekening mee dat we het
zouden kunnen bezoeken. Binnen één dag was ik er achter dat
we vrijwel bovenop Loolekop zaten. Alleen is het inmiddels een
kopermijn, onderdeel van het wereldwijde Rio Tinto concern.
Afb. 1.
spreken van dieptegesteenten. De intrusies hebben de vorm
van concentrische buizen of kegels. Na erosie van de bovengrond doen deze zich voor als concentrische ringen. De
samenstelling van de alkalische intrusies wijkt af van de meer
gebruikelijke, doordat ze relatief rijk zijn aan natrium en arm aan
silicium. Dit leidt tot een bijzondere mineralogie.
De verschillende vormen die de intrusies kunnen aannemen
worden het best verklaard wanneer we ze zien als doorsneden
van de basis van vulkanen, die zelf inmiddels zijn verdwenen.
Alle geraadpleegde auteurs zijn het erover eens dat de oorsprong van het magma dat de intrusies heeft gevormd de
mantel is. De samenstelling, vooral van een aantal isotopen en
zeldzame-aardenelementen, wijst daar sterk op.
De meeste ringcomplexen liggen binnen stabiele continenten,
ze zullen dus niet zoals de meeste huidige
vulkanen het gevolg zijn van het over
elkaar schuiven of van elkaar wijken van
platen. De meest waarschijnlijke oorzaak
zou dan een mantelpluim zijn, maar niet
alle onderzoekers zijn het hiermee eens.
Het voorkomen van
ringcomplexen in Zuid-Afrika
De ringcomplexen bevinden zich in het
zogenaamde Kaapvaal kraton. Dit is een
gebied dat het noordoostelijke deel van de
Kaapvaal provincie omvat, tegenwoordig
Gauteng en The Northern Province. Dit is
een gebied dat sinds het Precambrium
min of meer stabiel is gebleven. Van de
ringcomplexen die bekend zijn zal ik er
twee behandelen: Phalaborwa, waar ik
zelf heb verzameld, en Pilanesberg, waar
ik niet ben geweest, maar waarvan ik de
Afb. 1. De Phalaborwa-mijn gezien vanauit het noorden. De bodem op 760 m diepte is hier niet te zien.
beschikking had over het materiaal van de
De donkere banden in de wand zijn aangesneden dolerietgangen. Op de achtergrond zijn de torens van
heer W. Sanders. Daarnaast heb ik voor
de in aanbouw zijnde schacht te zien en de kopersmelterij.
beide gebieden gebruik gemaakt van de
uitgebreide wetenschappelijke literatuur,
en voor de Pilanesberg van een door het parkbestuur uitgegePhalaborwa is de naam van het plaatsje waar voornamelijk de
ven geologisch gidsje. Een absolute aanrader voor diegenen die
staf van de mijn woont. Het bedrijf organiseert excursies en al
dit gebied zouden willen bezoeken!
de volgende dag stond een busje voor ons klaar en kregen wij
een uitgebreide rondleiding over het enorme complex van
mijnen en fabrieken. Eenmaal thuis maakte ik slijpplaatjes van
Phalaborwa
de handstukjes die ik had kunnen verzamelen en verdiepte mij
verder in de geologie van Loolekop en andere ringcomplexen.
Phalaborwa is het oudste van de twee hier te behandelen
In 2004 hield ik een korte voordracht bij de Werkgroep Optische
complexen. De ouderdom komt overeen met die van het
Petrologie, met het voornemen om er later een stukje voor Gea
Bushveld Igneous Complex, d.w.z. ongeveer 2000 miljoen jaar.
van te maken. Helaas, dit plan ging de weg van vele goede
Het magma intrudeerde in graniet en gneis van het basiscomvoornemens. In 2007 kreeg ik contact met de heer W. Sanders
plex. Voor de exploitatie begon was het een lage heuvel, die
die mij vertelde dat zijn inmiddels overleden vader een grote
Loolekop werd genoemd. Archeologisch onderzoek heeft
collectie handstukken en slijpplaatjes had nagelaten die de
uitgewezen dat hier al in de prekoloniale tijd kopererts tot koper
familie aan onze werkgroep wilde schenken. Tot mijn verrassing
werd verwerkt in primitieve veldovens. Het gebied werd in 1946
bleek de collectie een flink aantal monsters van verschillende
bestudeerd door de beroemde Zuid-Afrikaanse geoloog Hans
alkalische ringcomplexen te bevatten, compleet met slijpplaatMerensky, die ook het voorkomen van kopererts vaststelde. Het
jes, beschrijvingen en foto’s. Dit bracht mij ertoe het oude
kopergehalte van de ertsen is vrij laag, zodat het aanvankelijk
materiaal nog eens te bekijken en de resultaten, samen met die
niet tot exploitatie kwam. De aanwezigheid van grote hoeveelvan de heer Sanders, in een artikel te verwerken.
heden van het fosforhoudende mineraal apatiet leidde in 1951
tot de oprichting van de Foskor maatschappij, die de apatiet tot
kunstmest verwerkt. Vanaf 1965 ontgint de Phalaborwa Mining
Wat zijn alkalische ringcomplexen?
Company het kopererts, tot 2002 in dagbouw, daarna tot op
heden in schachtbouw. Afb. 1.
Ringcomplexen zijn intrusies, d.w.z. plaatsen waar magma in de
Voor we verder ingaan op de industriële activiteiten wil ik eerst
korst is gedrongen en in de vorm van ringvormige gangen is
een overzicht geven van de geologie van het complex.
gestold. Dit is gebeurd ver onder het oppervlak, zodat we
gea juni 2008, nummer 2
39
Geologie van het Phalaborwa ringcomplex
(zie afb. 2 en 3)
De twee pijpen waardoor het magma is ingedrongen zijn
gefuseerd en bevatten verschillende gesteenten die wijzen op
een aantal pulsen in de opwelling. De buitenste rand van de
Afb. 4. Een blok gebande carbonatiet. De lichte banden bestaan uit carbonaat en apatiet, de donkere banden uit olivijn en pyroxeen. De grootste
breedte van het blok is ongeveer 1 m.
intrusie is beïnvloed door het omliggende gesteente, hier komen
veldspaathoudende pyroxeniet en syeniet voor. Hierbinnen ligt
een brede rand met glimmerhoudende pyroxeniet. Hierin
domineren diopsied (een pyroxeen) en phlogopiet, een magnesiumrijke verwant van biotiet. Phlogopiet is in sterke mate
omgezet naar het waterhoudende vermiculiet. Binnen de
Afb. 2. Een overzicht van de geologie van het Phalaborwa-complex. Voor een
verklaring van de gesteentenamen: zie de tekst. De pijl met PMC open pit
geeft de omvang van de mijn omstreeks 1995 aan. Bron: M.J. Viljoen and
W.U. Reimold: An introduction to South Africa’s geological and mining inheritance. The Geological Society of South Africa and Mintek. 1999.
Afb. 5. Detail van een foskorietblok. Het lichte gebied in het midden bestaat
uit calciet en apatiet, de donkere korrels hieromheen zijn magnetiet. Bovenin is een zeshoekige doorsnede te zien, karakteristiek voor dit kubische
mineraal
Afb. 3. Geologie van
het centrale deel
van het Phalaborwa-complex met
onder een verticale
doorsnede, afgeleid
uit een groot aantal
boringen. Hier zijn
ook de dolerietgangen aangegeven.
Bron: M.J. Viljoen
and W.U. Reimold:
An introduction to
South Africa’s geological and mining
inheritance. The
Geological Society
of South Africa and
Mintek. 1999.
40
glimmerhoudende pyroxeniet liggen gebieden met grofkorrelige
pyroxeniet en daarbinnen ligt een zone die grotendeels bestaat
uit apatiet en magnetiet. Dit gesteente is belangrijk voor de
kunstmestproductie en is naar het bedrijf foskoriet genoemd.
Zie afb. 6 voor een slijpplaatje. De magnetiet kan gebruikt
worden als ijzererts en er komen kleine hoeveelheden uranothorianiet en baddeleyiet voor, waaruit uranium, thorium en zirkoon
worden gewonnen, alsmede enkele zeldzame aarden die als
sporen in deze mineralen voorkomen.
Tenslotte komen we bij het binnenste gebied, de carbonatietplug. Afb. 4 en 5 geven een indruk van dit gesteente op de
afvalstorthoop. Daarin worden nog onderscheiden de gebande
carbonatiet en de transgressieve carbonatiet. Carbonaten
(calciet en dolomiet) komen algemeen in de aardkorst voor,
maar hier gaat het niet om gemetamorfoseerde kalksedimenten,
maar om carbonaat dat uit het magma komt. De relatieve
rijkdom aan o.a. strontium wijst daarop. Sommige auteurs
denken dat er een verband bestaat tussen carbonatiet en
kimberliet, het gesteente waaruit diamant gewonnen wordt.
De transgressieve carbonatiet is als laatste ingedrongen en het
is hier dat de sterkste mineralisatie is opgetreden. De belangrijkste koperertsen zijn: borniet, chalcopyriet en valleriiet.
Dwars door de carbonatietpijpen lopen nog dolerietgangen die
van veel later datum zijn. Afb. 7 toont een slijpplaatje van dit
gesteente.
Afb. 8. Een overzicht in de fabriek van het maalwerk waar het erts wordt
fijngemalen.
Afb. 6. Foto van een slijpplaatje van foskoriet. De analysator is ingeschakeld,
de kleuren zijn dus niet de natuurlijke, maar interferentiekleuren. Rechts is
een groot apatietkristal te zien (grijs) en links een olivijnkristal (paars). De
lichte plekken hiertussen zijn grotendeels calciet. De beeldbreedte is 2,5 mm.
derd en dit is alleen economisch haalbaar omdat het afval van
de kopermijn (de foskoriet) grondstof is voor de kunstmestfabriek die ernaast ligt.
Het kopererts, dat een gehalte heeft van maar 0,6%, wordt
eerst in kogelmolens zeer fijn gemalen en daarna vermengd met
water en chemicaliën. Doorblazen van lucht leidt tot sterke
schuimvorming; het schuim dat sterk verrijkt is aan koper (tot
36%) wordt vervolgens afgeschuimd. Dit proces heet flotatie.
De magnetiet wordt met sterke magneten verwijderd en de
zwavel wordt door verhitting aan de lucht verwijderd. Hierbij
ontstaat SO2, dat opgevangen wordt. Na toevoeging van
smeltmiddelen en doorblazen met lucht ontstaat koper met een
gehalte van 98%. Dit wordt elektrolytisch gezuiverd tot koper
van 99,99%, dat in de vorm van platen en draad wordt verkocht.
Naast dit primaire product worden nikkel en zirkoon geproduceerd, terwijl het slib dat neerslaat op de bodem van de
elektrolyse-tanks wordt verkocht aan een bedrijf dat hieruit
goud en platina wint. Hier gaat dus weinig verloren!
Het opgevangen SO2 wordt in een aparte fabriek omgezet in
zwavelzuur, dat geleverd wordt aan Foskor. Deze maatschappij
wint tevens in een aparte open mijn apatiet, dat vermengd met
zwavelzuur superfosfaat oplevert. Foskor levert niet alleen alle
superfosfaat die in Zuid-Afrika wordt gebruikt, maar exporteert
ook nog veel.
Zoals we boven zagen bevat de pyroxeniet nogal wat glimmer in
de vorm van biotiet en phlogopiet. Deze mineralen zijn voor het
grootste deel gehydrateerd tot vermiculiet, dat door zijn lage
soortelijke massa makkelijk afgescheiden kan worden. Wordt
het tot 300º verhit dan verliest het zijn water en zwelt enorm op
tot een poreus materiaal dat goed isoleert, onbrandbaar is en
Afb. 7. Foto van een slijpplaatje van een doleriet. De analysator is ingeschakeld, de kleuren zijn dus niet de natuurlijke, maar interferentiekleuren.
De helder gekleurde korrels zijn augiet, de grijze plagioklaas. Het grote
plagioklaaskristal links van het midden laat lamellaire tweelingen zien. Ook
de augiet vertoont lamellaire tweelingen, o.a. in de kleine korrel nabij de
rechter rand. De beeldbreedte is 2,5 mm.
De winning en verwerking van de ertsen
(zie afb. 1, 8 en 9)
Het mijngebied is in feite een groot industrieel complex,
waarvan de onderdelen nauw samenhangen. We beginnen met
de kopermijn: 37 jaar van dagbouw hebben hier geleid tot een
gat van 760 m diep en een omtrek van 5 km. De unieke situatie
doet zich hier voor dat het kopererts voorkomt in een nauwe
pijp met vrijwel verticale wanden, terwijl vanwege de stabiliteit
de wanden van de put niet steiler dan 50º mogen zijn. Er moet
dus enorm veel niet-koperhoudend gesteente worden verwijgea juni 2008, nummer 2
Afb. 9. Uitzicht in noordelijke richting vanaf de stortbergen naast de mijn.
Op de achtergrond vloeivelden en de Foskor-fabriek, waar superfosfaat
geproduceerd wordt.
41
veel vocht kan opnemen. Het wordt gebruikt in de bouw, in
garages, en niet te vergeten, als kattebakvulling.
Zo zien we dat gesteenten gevormd in de vroegste era van de
aardgeschiedenis vandaag werkgelegenheid en waardevolle
producten opleveren voor Zuid-Afrika. Daarbij wordt, door
strenge regelgeving, die vanwege de nabijheid van het Krugerwildpark ook goed wordt nageleefd, het milieu ontzien. Het is
niet ongewoon om op het terrein, dat niet omheind is, olifanten
te zien, en fietsen is het personeel op het terrein verboden in
verband met het risico leeuwen te ontmoeten.
De Pilanesberg
Ook dit is een ringcomplex, maar het verschilt sterk van
Phalaborwa. De vulkanische aard is hier veel duidelijker dan in
Phalaborwa, en doordat er geen winbare hoeveelheden erts
zijn, is het gebied vrijwel ongestoord. In plaats van een druk
industrieel complex hebben we hier te maken met een nationaal
park, waar de toeristen vooral komen om wild te zien. Zoals
boven al vermeld is er een bezoekersgidsje over de geologie
uitgegeven, waaraan ik veel ontleen.
Geologie van de Pilanesberg (zie afb. 10)
De Pilanesberg ligt ongeveer 100 km ten noordwesten van
Johannesburg, omringd door graniet en gabbro van het
Bushveld Complex. Resten van dit complex en van de hierboven liggende Waterberg groep zijn langs de omtrek van het
ringcomplex terug te vinden in de vorm van een tufachtig
gesteente dat graded bedding vertoont, d.w.z. de fragmenten
zijn gesorteerd met de grootste stukken onder, de kleinste
boven. Dit materiaal is bij vulkanische explosies in de lucht
Afb. 10. Geologische kaart van de Pilanesberg. Duidelijk zijn de concentrische ringen te zien. De zwarte lijnen geven breuken aan. Let op de verplaatsingen van de ringen. Wat aangeduid wordt als ‘volcanics’ zijn voor een
deel tuffen met fragmenten van het oudere gesteente die ontstaan zijn bij
explosieve uitbarstingen, voor een ander deel trachitische lava’s.
geblazen en bij het neerkomen gesorteerd naar valsnelheid.
Omdat de Waterberggroep ongeveer 1800 miljoen jaar oud is,
moet de Pilanesberg-vulkaan jonger zijn. De ouderdom wordt
geschat op 1300 miljoen jaar. De huidige doorsnede is 25 km,
dus dit moet een reusachtige vulkaan zijn geweest. Het
vulkanisme is waarschijnlijk veroorzaakt doordat rekkrachten in
de korst plaatselijk verzwakkingen gaven, waarlangs magma
42
Afb. 11. Op deze twee schema’s is te zien hoe de verschillende intrusies
gevormd zijn. Rechts zien we hoe door de druk van het magma een trechter
van het nevengesteente omhoog is gedrukt. De zo ontstane spleet is vervolgens opgevuld. De lagen binnen de trechter liggen hoger dan die buiten
de trechter. Links zien we hoe een gesteenteblok door het wegvallen van
de druk naar beneden is gezakt. Er is een buisvormige breuk ontstaan die
opgevuld is.
omhoog kon komen. De Pilanesberg ligt in een systeem van
intrusies, die zich over honderden kilometers uitstrekken in een
NW-ZO richting. Samen met de intrusies van het complex zelf
geeft dit de indruk van een ruit waar een steen tegenaan is
gegooid.
Hoe zijn de ringvormige intrusies ontstaan? Afb. 11. Bij alle
intrusies is het probleem: hoe is de ruimte ontstaan waarin de
intrusies zijn gevormd? Bij de Pilanesberg gaat het om een
volume van omstreeks 1000 km3! Er zijn twee typen te onderscheiden die op iets verschillende manier worden gevormd:
1. Door druk van onderaf ontstaat een breuk in de vorm van een
trechter die zich vult met magma. De internationale term voor dit
type is cone sheet. Het materiaal binnen de kegel is opgeheven.
Afb. 12. Dit is een rode syeniet met een vers breukvlak. Het rode materiaal
is alkaliveldspaat dat door insluitsels van ijzeroxiden rood gekleurd is. De
groene korrels zijn aegirienaugiet, een natriumhoudende pyroxeen. Beeldhoogte 45 mm.
2. Nadat vulkanisch materiaal is uitgestoten ontstaat er ruimte,
waardoor een stuk in de vorm van een cilinder naar beneden
zakt en de tussenliggende ruimte door magma wordt opgevuld.
Zo ontstaat een intrusie die verticaal is of naar boven toe
nauwer wordt. Dit wordt een ringgang (ring dyke) genoemd. Het
materiaal binnen de intrusie ligt hier lager ten opzichte van
Het merendeel van de gesteenten is onderverzadigd, dit wil
zeggen dat er helemaal geen kwarts in voorkomt en dat de
veldspaat geheel of gedeeltelijk is vervangen door nefelien.
Zulke gesteenten kennen we o.a. uit de Eifel, waar ze fonoliet
genoemd worden. Dit is een uitvloeiingsgesteente. Het komt
ook op de Pilanesberg voor. Afb. 13.
Maar het meeste materiaal is gestold diep onder de oppervlakte
als dieptegesteente en dan noemt men het foyaiet. Afb. 14 en 15
geven een indruk van dit gesteente. Er zijn ook enkele gebieden
met het vrij zeldzame ganggesteente tinguaiet. Kenmerkend
voor dit gesteente zijn de naaldvormige donkergroene aegirienkristallen.
Het Pilanesberg-ringcomplex mist de carbonaatplug die we in
Phalaborwa zagen. Er is hier dan ook veel minder mineralisatie.
Opmerkelijk zijn enkele gebiedjes met kimberliet. Dit gesteente,
dat grotendeels uit geserpentiniseerde olivijn bestaat, is vooral
bekend omdat er diamant in voorkomt. Er is hier korte tijd naar
diamant gegraven, maar de opbrengst was te laag om econo-
Afb. 13. Een porfirische fonoliet. De witte sanidienkristallen vertonen enige
richting, veroorzaakt door het stromen van de lava. De grijze achtergrond
bevat nefelien en aegirienaugiet. Beeldbreedte: 44 mm
buiten. Deze processen hebben zich enkele malen herhaald.
Het geïntrudeerde materiaal is beter bestand tegen erosie dan
de oudere lagen, zodat het zich vandaag aan ons voordoet als
een serie ringheuvels.
Het magma van de centrale pijp van de Pilanesberg, maar ook
dat van de ringintrusies eromheen, is alkalisch, bevat dus
relatief veel natrium en relatief weinig silicium. Er komt syeniet
voor, een gesteente dat geen of zeer weinig kwarts bevat, maar
wel natriumrijke alkaliveldspaat. Afb. 12.
Afb. 15. Foyaiet. Slijpplaatje van een aggregaat van aegirienkristallen.
Beeldbreedte 2,4 mm
Afb. 16. Dit is een monster uit een oude fluorietmijn. De donkere korrels, die
wat aan een dennentak doen denken, zijn fluorietkristallen. Zulke vormen
noemt men dendrieten, ze ontstaan als de vloeistof waaruit ze zijn ontstaan
sterk oververzadigd is. Het gesteente is foyaiet. Beeldbreedte: 58 mm.
Afb. 14. Groene foyaiet. Dit slijpplaatje laat de vergroeiing zien van alkaliveldspaat (lichtgrijs) en aegirien (groen) Zo’n vergroeiing betekent dat de
mineralen ongeveer gelijktijdig zijn uitgekristalliseerd.
gea juni 2008, nummer 2
misch verantwoord te zijn. Fluoriet is hier wel korte tijd gewonnen maar dit komt elders in Zuid-Afrika in rijkere mijnen voor.
Afb. 16 laat de kristallen zien die hier een karakteristieke vorm
43
Afb. 17. Fluoriethoudende foyaiet (slijpplaatje). Het vlekkerig paarse deel is
(gedeeltelijk omgezette) fluoriet. Het groene vierkant is een dwarsdoorsnede
door een aegirienkristal. Let op de splijtingen en de zonaire bouw in de
aegirien. Beeldbreedte 2,4 mm.
Afb. 18. Groene foyaiet. Dit slijpplaatje laat een eudialytkristal zien dat
omringd is door aegiriennaalden. Beeldbreedte 2,4 mm.
Aanvullingen en verklaringen van termen
1. Ringcomplexen komen behalve in Zuid-Afrika ook op vele
andere plaatsen voor. Bekende plekken in Europa zijn:
Schotland, Auvergne, Corsica. Een zeer groot gebied met
alkalische ringcomplexen bevindt zich in Siberië (NW-Siberisch platform). Gezien het feit dat een aantal alkalische
ringcomplexen een centrale carbonaatplug hebben, kan
men zich afvragen of de vulkanen erboven ooit carbonaat
uitstoottten. Dit is zeer wel mogelijk, er bestaat nog één
vulkaan in de wereld die dit inderdaad doet: de Oldoinyo
Lengai (godenberg) in Noordelijk Tanzania. Deze vulkaan
spuwt een mengsel van carbonaten uit die relatief koel
(550-600º) zijn en dunvloeibaar. De oudere pyroklastische
basis bestaat uit nefeliniet, corresponderend met wat we in
de ringcomplexen zien. Als deze vulkaan, nu ruim 3 km
hoog, eens weggeërodeerd zal zijn kunnen onze verre
nakomelingen hier een ringcomplex bestuderen!
2. De vraag hoe zoveel verschillende gesteenten kunnen
ontstaan uit één magmabron (als dat al zo is) heeft al veel
discussie opgeleverd. Alle auteurs lijken het erover eens te
zijn dat een belangrijk proces in deze de magmatische
differentiatie is. Hiermee bedoelt men dat in de magma­
kamer de eerststollende mineralen zich scheiden van de
restsmelt. Bij verdere afkoeling kan dit proces zich
herhalen. Daarnaast kunnen CO2 en water, alsmede de
invloed van het nevengesteente een rol spelen. Volgens
Bonin (1998) vindt de vorming van ringgangen en trechtergangen relatief ondiep (14-20 km) plaats maar begint de
magmatische differentiatie op de grens van korst en mantel
(30-40 km). Voor details verwijs ik naar Bonins artikel in de
literatuuropgave.
3. C
arbonatiet is een verzamelnaam. Dit gesteente bevat
wisselende hoeveelheden calciet (CaCO3) en dolomiet
(CaMg(CO3)2). In Phalaborwa overheerst calciet: meer dan
90% in de oudere carbonatiet en 80-90% in de jongere.
Gebande carbonatiet wordt zo genoemd omdat de
magnetiet in onregelmatige banden voorkomt. De transgressieve carbonatiet doorsnijdt de gebande en is dus
jonger. De mineralisatie is nog weer jonger en kwam tot
44
stand doordat het gebied opnieuw seismisch actief werd.
Langs breuken in de carbonatiet kon heet mineraalrijk
water onder hoge druk binnendringen en werden mineralen
in de breuken afgezet. De breedte van de ertsvoerende
gangen loopt van decimeters tot millimeters.
4. In de tekst wordt gesproken van verzadigde en onderverzadigde gesteenten. Wat bedoelt men hiermee? De samenstelling van stollingsgesteenten wordt voor een groot deel
bepaald door de samenstelling van het magma waaruit het
is ontstaan. Hierbij onderscheidt men drie groepen.
Ten eerste silicium (Si) en aluminium (Al), ten tweede de
alkalimetalen natrium (Na) en kalium (K), ten derde de
aardalkalimetalen calcium (Ca) en magnesium (Mg). Alles
draait nu om de verhouding tussen deze drie groepen.
Is er een overmaat silicium dan blijft er nadat alle overige
elementen gebonden zijn nog SiO2 over dat als vrij kwarts
uitkristalliseert. Zo’n gesteente noemt men oververzadigd.
Een voorbeeld is graniet. Wordt (ongeveer) alle Si gebonden dan is er geen of heel weinig kwarts te zien en spreken
we van een verzadigd gesteente. Voorbeeld: syeniet.
De gebonden silicium en aluminium bevinden zich in de
veldspaten, mineralen die K, Na en Ca bevatten en in de
zogenaamde donkere mineralen (mica’s, pyroxenen) die
vooral Fe en Mg bevatten. Als er niet genoeg Si aanwezig
is om de metaalionen als veldspaat te binden dan spreken
we van onderverzadigde gesteenten. Deze bevatten
zogenaamde veldspaatvervangers, die verhoudingsgewijs
minder Si bevatten.
Een voorbeeld is nefelien. Een vergelijking tussen alkaliveldspaat: (Na,K)[AlSi3O8] en nefelien: Na3(Na,K)[Al4Si4O16] laat
dit duidelijk zien. In het eerste geval is de verhouding
alkalimetaal : silicium 1 : 3, in het tweede geval is deze
verhouding 1 : 1.
Als onderverzadigde alkalirijke gesteenten in de diepte
gevormd worden noemt men ze foyaieten, wanneer ze als
uitvloeiingsgesteente optreden fonolieten. Onderverzadigde
gesteenten bevatten naast veldspaatvervangers vaak ook
veldspaten.
hebben die wel wat op een dennentak lijkt. Afb. 17 toont een
slijpplaatje.
Tenslotte nog een mineraal dat maar op weinig plaatsen ter
wereld voorkomt: eudialyt, een mineraal dat naast zirkoon
zeldzame aardenmetalen bevat. Winning als zirconiumerts is
wel overwogen, maar het gehalte is te laag. Anderzijds is het
hier algemeen genoeg om in slijpplaatjes op te duiken, we zien
het dus in afb. 18.
Dankbetuiging
De Werkgroep Optische Petrologie 2 is de familie Sanders zeer
erkentelijk voor hun gift van het geologische materiaal dat Wim
Sanders in vele jaren verzameld heeft. De auteur van dit artikel
wil ook Kees Maijer bedanken, die een eerdere versie van dit
stuk van deskundig commentaar heeft voorzien en verder Wim
Lustenhouwer van de VU, die behulpzaam was bij het maken
van de vele foto’s van slijpplaatjes en handstukken.
Geraadpleegde literatuur
Bernard Bonin, 1998. Alkaline Rocks and Geodynamics. Tr. J. of
Earth Sciences 7, 105-118.
Deer, W.A., Howie, R.A., Zussman, J. 1993. An Introduction to
the Rock-Forming Minerals. Longman Scientific & Technical.
Haughton, S.H., 1969. Geological History of Southern Africa.
The Geological Society of South Africa.
Lombaard, A.F., Ward-Able, N.M., Bruce, R.W. The exploration
and Main Geological Features of the Copper Deposit in
Carbonatite at Loolekop, Palabora Complex. In: Some Ore
Deposits of Southern Africa.
Maijer, C., 2002. Stenen. Gea, 35(3), 1-14.
Truswell, J.F., 1970. An Introduction to the Historical Geology of
South Africa. Purnell and Sons, Cape Town.
Viljoen, M.J., Reimold, W.U., 1999. An introduction to South
Africa’s geological and mining heritage. The Geological Society
of South Africa and Mintek.
Nieuwe website over geologie in Nederland:
www.geosites.nl
TNO Bouw en Ondergrond heeft een website ontwikkeld voor
iedereen die geïnteresseerd is in geologie, speciaal gericht op
Nederland. Een aardkundig fenomeen – een GEOsite – dat
beschreven wordt is bijvoorbeeld de Pietersberg bij Maastricht:
een Maasterras dat 800.000 jaar geleden werd gevormd.
GEOsites zijn op veel verschillende manieren ontstaan: door
landijsbedekking, als gevolg van eeuwig bevroren bodems,
door de werking van rivieren, de wind, de zee, door bewegingen
in de aardkorst en uiteindelijk natuurlijk ook de mens. GEOsites
zijn overal in Nederland te zien, en ze hebben allemaal een
eigen verhaal. Zij zijn in de loop van de tijd gevormd, soms met
intervallen van honderd duizenden jaren. Er zijn oude, maar er
zijn ook jonge geologische structuren. Het aardkundige
landschap van Nederland laat zich daardoor lezen als een
spannend boek. (afb. 1)
Via de website www.geosites.nl kan geologische informatie
opgezocht worden over waar dan ook in Nederland. Wandelingen, fietstochten, musea, aardkundige monumenten: via de
kaart van Nederland, of via een zoekterm zijn alle interessante
geologische fenomenen in de omgeving op te zoeken. Daarnaast is er een overzicht van verschillende populaire geologische publicaties die door TNO en andere organisaties tot stand
zijn gebracht.
gea juni 2008, nummer 2
Afb. 1. Het zwerfsteneneiland bij Maarn, een van de aardkundige monumenten van de provincie Utrecht.
GEOsites: www.geosites.nl
Opmerkingen, suggesties of aanvullingen zijn welkom via
[email protected]
45